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原文传递一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备及方法

专利名称：	一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备及方法
摘要：	本发明提供了一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备及方法，它包括反力框架，均力板用于支撑放置用于实验的标准岩石样本；所述标准岩石样本的顶部支撑有钢化玻璃，所述钢化玻璃固定在顶板的底部端面；所述标准岩石样本的对称两侧壁上安装有特制连接槽，在其中一侧的特制连接槽上固定有多个管接头，所述管接头通过注浆管与砂浆注浆机相连，在另一侧的特制连接槽上通过管接头连接有诱导管，所述诱导管与抽吸设备相连。通过调节液压千斤顶的加载力、注浆点与抽吸点的位置、注浆装置与抽吸装置功率以及四根电动升降杆的高度等实验条件，便可以完成一系列研究岩石裂隙诱导式注浆参数的实验。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	三峡大学
发明人：	刘杰;杨琨;赵其贤;高素芳;杨艳;王章星;黎照;唐洪宇;孙涛;谢晓康;李洪亚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910407777.2
公开号：	CN110196213A
代理机构：	宜昌市三峡专利事务所
代理人：	李登桥
分类号：	G01N13/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N13
申请人地址：	443002 湖北省宜昌市西陵区大学路8号
主权项：	1.一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：它包括反力框架（1），所述反力框架（1）包括底板（22），所述底板（22）的顶部四角通过支撑杆（20）支撑安装有顶板（21），所述支撑杆（20）的中间部位支撑有均力板（3），所述均力板（3）用于支撑放置用于实验的标准岩石样本（4）；所述标准岩石样本（4）的顶部支撑有钢化玻璃（2），所述钢化玻璃（2）固定在顶板（21）的底部端面；所述标准岩石样本（4）的对称两侧壁上安装有特制连接槽（11），在其中一侧的特制连接槽（11）上固定有多个管接头，所述管接头通过注浆管（9）与砂浆注浆机（8）相连，在另一侧的特制连接槽（11）上通过管接头连接有诱导管（10），所述诱导管（10）与抽吸设备（12）相连。 2.根据权利要求1所述一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：所述底板（22）的底部四角安装有活动铰链（14），所述活动铰链（14）的底部铰接有电动升降杆（19），所述电动升降杆（19）采用独立供电的机械推杆，由外管筒和内推杆组成，在其底部安装有防止侧向位移的圆形支盘；所述电动升降杆（19）配备有用于远程控制的遥控器。 3.根据权利要求1所述一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：所述底板（22）的顶部中心部位安装有液压千斤顶（13），所述液压千斤顶（13）的活塞杆顶端布置有压力传感器（17），所述压力传感器（17）与均力板（3）的底部端面相接触配合。 4.根据权利要求1所述一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：所述底板（22）底端中间部位安装有一个角度传感器（15），角度传感器（15）通过蓝牙通讯连接到监测设备，并将监测参数直接传到设备。 5.根据权利要求1所述一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：所述顶板（21）的顶部支撑安装有电子监控设备（18）。 6.根据权利要求1所述一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：所述支撑杆（20）的两端设置有螺纹柱，所述螺纹柱与固定螺母（23）相配合并将底板（22）和顶板（21）固定在其两端。 7.根据权利要求1所述一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：所述标准岩石样本（4）是在施工现场中具有代表性的地带选取的岩样，样本内包含有岩石裂隙，样本的形状为长方体；所述标准岩石样本（4）沿着裂隙处分开，保留下半部分岩样，用3D打印机打印一个和上半部分岩样相同的硬质模具（5）。 8.根据权利要求1或7所述一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：所述标准岩石样本（4）通过密封胶（7）和透明塑料膜（16）与岩样复制品（6）粘结固定相连，所述岩样复制品（6）采用硬质模具（5）制作成型，所述岩样复制品（6）采用透明土材料制成，所述透明土为无定形硅胶或熔融石英与具有相应折射率的孔隙流体合成的新型无机材料。 9.根据权利要求1所述一种用于研究岩石裂隙诱导式注浆参数的可视化实验设备，其特征在于：所述特制连接槽（11）上连接管的所在位置与标准岩石样本（4）上的岩样裂隙所在的位置保持一致。 10.采用权利要求1-9任意一项所述可视化实验设备进行岩石裂隙诱导式注浆参数研究的实验方法，其特征包括以下步骤： Step1：材料准备：准备多种不同厚度、高强度的钢板、不同口径的钢筋、两端带有部分螺纹的螺杆、钢化玻璃、岩石样本、透明塑料膜、3D打印机器、透明土、密封胶、砂浆注浆机、PVC透明软管、抽吸机、接头、液压千斤顶、角度传感器、活动铰链，、电动升降杆、压力传感器和电子监控设备； Step2：底板（22）的制作：将厚度为e的钢板的加工成长为c，宽为d的矩形，在其靠近四角的位置各钻一个直径为b的圆形内螺纹小孔； Step3：顶板（21）的制作：将厚度为e的钢板的加工成长为c，宽为d的矩形，然后，在其上锯出一个长为g，宽为h的内开口，靠近四角的位置，并与底板（22）的钻孔位置相同的位置，各钻一个直径为b的圆形内螺纹小孔； Step4：钢化玻璃（2）的制作与安装：将钢化玻璃裁成与顶板（21）相同的大小，四角同样开有位置相同的小孔，并带有内螺纹； Step5：反力框架（1）的制作与安装：将支撑杆（20）两端分别扭进到顶板（21）、钢化玻璃（2）与底板（22）的小孔中，用固定螺母（23）固定，其中，钢化玻璃紧贴着安装在顶板（21）的下面，两块钢板的间距可以按照实际情况调节； Step6：岩样的处理与安装：将从山区取回的岩样进行简单的尺寸切割处理，制作成标准岩石样本（4），保证其外尺寸符合要求，将岩样沿裂隙分离成两半，一半用来作为3D打印的原始模样，另一半作为实验材料； Step7：特殊材质的岩样复制品（6）的制作：用3D打印机打印一个和step6中所述的一半岩样外观形状比例相同的硬质模具（5），将调制好的透明土原材料填充到硬质模具（5）里，采用机械压实，自然晾干的手段，制成透明的岩样复制品（6），用透明塑料薄膜（16）将岩样复制品（6）与原先标准岩石样本（4）的另一部分组合，用密封胶（7）将岩样的左右两侧密封好，在岩样前后两侧各钻三个等距离的口径为j的小孔； Step8：特制连接槽（11）的制作与安装：用钢片焊接两个长为g，宽为0.25h，厚为i的钢块，在钢块长度方向的两侧开三个等距离的小孔，将接头焊接上去，将两个特制连接槽（11）的接头对齐step7中所述的小孔中，用密封胶密封每一处接缝； Step9：注浆管（9）、诱导管（10）的安装：取两段一定长度的PVC透明软管，其中一根作为注浆管，其一端直接连接砂浆注浆机（8），一端连接到岩样后侧的特制连接槽（11）的其中一个管口上，另一根透明管作为诱导管，一端直接连接到抽吸设备（12），另一端连接到岩样前侧的特制连接槽（11）的其中一个管口上； Step10：液压千斤顶（13）的安装：在底板（22）的正中心位置放上液压千斤顶，在千斤顶的上面放上均力钢板（3）； Step11：角度传感器（15）安装在底板（22）下侧的正中心位置，通过有蓝牙功能的设备与其连接并接收读数； Step12：活动铰链（14）与电动升降杆（19）的安装：将四根电动升降杆（19）与活动铰链（14）铆接，再将活动铰链（14）的转铰与底板（22）的四角焊接； Step13：实验时，压力传感器（17）放置在液压千斤顶的上面，均力钢板的下面； Step14：电子监控设备（18）的安装：在反力框架顶端上方安装一个电子监控设备，它由四根连接到反力框架四角的钢条固定； Step15：运用反力框架（1）、液压千斤顶（13）模拟岩样的受压状态；通过砂浆注浆机（8）向岩样裂隙内灌注砂浆，通过另一侧用于抽吸和诱导的抽吸设备（12），排出裂隙中的气体； Step16：通过调整反力框架底部四角的电动升降杆的高度来间接控制岩样裂隙的倾角；整个实验过程中，可以调整的变量包含液压千斤顶的压力值、注浆点的位置、抽吸点的位置、以及裂隙倾角，研发岩石裂隙可视化诱导式注浆技术，获取在不同注浆位置、不同抽吸位置、裂隙不同开度和走向及不同结构面产状情况下浆液流动规律、裂隙封堵范围及加固强度。
所属类别：	发明专利